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석탄가스화를 위한 중국산 저급 석탄의 광물학적 및 건조 특성
박종력 ( Chong Lyuck Park ),김병곤 ( Byoung Gon Kim ),전호석 ( Ho Seok Jeon ),김상배 ( Sang Bee Kim ),박석환 ( Suk Hwan Park ),이재령 ( Jae Ryeong Lee ) 한국광물학회 2010 광물과 암석 (J.Miner.Soc.Korea) Vol.23 No.3
석탄가스화는 청정석탄이용기술의 한 분야로 최근 국제 유가의 급격한 변동과 더불어 매우 각광을 받고 있는 기술이다. 본 연구에서는 중국 내몽고 지역의 저급석탄을 출발물질로 가스화를 위한 광학적 특성, X선 분광특성, X선 회절특성, 광물학적 특성, 건조특성 등을 분석하였다. 분석결과 석탄의 등급은 slagging성과 fouling성이 매우 낮으며 착화온도가 250℃ 정도인 brown coal인 것으로 조사되었고, 석영, 능철석, 점토광물 등이 주요 불순물로 혼재하는 것을 알 수 있었다. 또한 초기 수분이 28%로 매우 높기 때문에 이를 쉽게 건조하기 위한 방법으로 열풍건조와 마이크로웨이브 건조기술을 적용하여 비교한 결과, 마이크로웨이브를 이용한 건조가 좀 더 효과적인 것을 알 수 있었다. Coal gasification technology in the sector of domestic clean coal technologies is being into the limelight since recent dramatic rise of international oil price. In this study, we used a low rank coal from Inner Mongolia, China as a starting material for gasification. Various properties including optical, mineralogical, X-ray spectroscopic, X-ray diffraction, and drying property were measured and tested in order to estimate the suitability of the coal to gasification. The coal was identified as a brown coal of lignite group from the measurement of vitrinite reflectance. The coal has very low slagging and fouling potentials, and the ignition temperature is about 250℃. The major impurities consist of quartz, siderite, and clay minerals. Additionally, the coal had moisture content above 28%. Tests for finding effective drying method showed that the microwave drying is more effective than thermal drying.
최홍일 ( Hong Il Choe ),김병곤 ( Byung Gon Kim ),박종력 ( Chong Lyuck Park ),정수복 ( Soo Bok Jeong ),전호석 ( Ho Seok Jeon ),장희동 ( Hee Dong Jang ) 한국광물학회 2010 광물과 암석 (J.Miner.Soc.Korea) Vol.23 No.3
저등급 석탄인 갈탄(lignite)을 순환 유동층 가스화기(circulating fluidized bed gasifier)의 효과적인 가스화를 위한 공급탄으로 제조하기 위하여 모든 조건들은 동일하고 스크린의 크기만을 변경하여 목적하는 입도분포 특성을 달성하는 최적조건을 찾기 위한 실험을 수행하였다. 가스화기 공급탄은 0.045~1 mm 크기로 85 wt% 이상이 요구되며 이러한 입도분포를 갖는 공급탄을 제조하기 위해서는 경제적이면서도 효과적인 공정 설계가 반드시 필요하다. 따라서 본 연구는 중국산 갈탄을 해머밀로 효과적으로 분쇄하기 위하여 다구치 설계를 사용하였으며, 설계조건에 따른 실험결과 및 통계분석 결과 95% 유의수준에서 l차 스크린의 크기는 3 mm, 2차 스크린의 크기는 1.3 mm인 경우가 최적화된 조건인 것으로 나타났다. Optimal grinding condition was examined by changing only the size of screen opening with fixing other factors to produce coal fines of particle sizes required for circulating fluidized bed gasifier. At least 85 wt% of the coal particles should fall into the size range of 0.045~1.0 mm for efficient gasification. In this study, hammer mill was used to grind Chinese low rank lignite coal following grinding condition designed by Taguchi method. The analysis of signal to noise ratio showed that optimum grinding condition for the gasifier was 3 mm in primary screen size and 1.3 mm in secondary screen size on the 95% level of significance.
Fabrication of Calcined Clay Granule Comprising Zeolite
Byoung-Gon Kim(김병곤),Gye-Seung Lee(이계승),Chong-Lyuck Park(박종력),Ho-Seok Jeon(전호석),Soo-Bok Jeong(정수복) 한국토양비료학회 2008 한국토양비료학회지 Vol.41 No.4
제올라이트는 높은 양이온교환능력(CEC)으로 인해 토양개량제의 사용이 고려되어 왔으나, 이에 관한 연구들의 대부분이 제올라이트를 합성하거나 천연제올라이트의 CEC를 증가시키는데 국한되어왔다. 실제로 제올라이트를 토양개량제로 사용하기 위해서는 유실되는 것을 방지하기 위한 과립화 (granulation or pelletizing)가 요구된다. 본 연구는 제올라이트를 토양개량제로 활용하기 위해 이를 포함하는 소성점토의 과립 (calcined clay granule)을 제조하고, 제올라이트의 특성을 최대로 활용할 수 있는 과립의 제조조건을 찾으려 하였다. 천연제올라이트, 고령토, 규석을 재료로 하여, pan granulator와 high shear mixer granulator의 두가지 과립기를 사용하여 과립을 제조하였다. 재료의 혼합비와 과립기의 회전속도 등을 조절하여 과립을 제조하였으며, 이를 400~700℃범위에서 100℃단위로 소성한 후 파쇄강도 (crushing strength), 기공분포 (pore distribution), CEC를 측정하였다. 토양개량제로 사용할 과립은 취급시에 요구되는 기본적인 강도뿐만 아니라 토양과 혼합된 후 답압(踏壓)에 견디기 위한 강도 또한 요구된다. 본 연구에서는 과립의 답압에 관한 저항성 평가방법을 마련하고, 마른 상태와 젖은 상태에서 과립의 저항성을 측정하였다. 과립기의 회전속도와 가열온도에 비례하여 답압에 대한 저항성은 증가하나 CEC는 감소하였다. Pan granulator는 700℃이하의 가열에서 적절한 강도를 갖는 과립을 제조할 수 없었으나, high shear mixer granulator는 500℃이상의 가열에 의해 답압에 저항성을 갖는 과립을 제조할 수 있었다. This research tried to find out the optimum fabrication method of calcined clay granules comprising zeolite. Kaolin clay and natural zeolite powder were used as raw materials of calcined clay, and silica stone powder was used for controlling the porosity of the granules. The granulation was performed with two kinds of granulators: a pan granulator and a high-shear mixer granulator. Various granules were fabricated by the mixing ratios and the rotation speeds of the granulators, and were heated from 400 to 700℃ at 100℃ interval. The crushing strength, pore size distribution, and CEC of the granules were measured. The evaluation method for the resistance of granules to human treading was created and the tests were conducted at dry and wet conditions. The resistance and crushing strength improved in proportion to the rotation speed of the granulator and the heating temperature, but the CEC decreased. The pellet made by the pan granulator did not have the strength against treading upon heating to below 700℃, but the pellet made by the high-shear mixer granulator endured the treading test upon heating to over 500℃
석탄폐석의 자열소성을 이용한 토양개량용 펠릿의 제조와 특성
김병곤(Byoung-Gon Kim),이계승(Gye-Seung Lee),남철우(Chul-Woo Nam),박종력(Chong-Lyuck Park) 한국토양비료학회 2008 한국토양비료학회지 Vol.42 No.6
Calcined clay granules (pellet) have been used as a soil conditioner. The space among the pellets can secure drainage of water in soil and, simultaneously, can keep water for plants in the inner pore of that. However, the usage of the pellet has been restrained because fabrication of that requires a high energy and cost for heating over the temperate of 1000℃. Recently, SCS(Self-propagating Combustion and Sintering) method was developed and this method use the combustion energy of the preliminary mixed combustible. The SCS method is suitable to fabrication of small porous aggregate and requires a very low cost. This research applied the SCS method to coal refuses for fabrication of soil conditioner pellets. The coal refuses were pulverized under the size of 100㎛ and the pulverized powders were pelletized to the size of 4~6mm. The pellets were heated at the temperature of 1200℃ in the SCS furnace that was specially prepared for this research. Characteristics of the pellets were investigated and were compared with that of ordinary calcined clay pellet of kaolin; porosity, pore size distribution, bulk density, pH and etc.. Characteristics of the moisture retention in the pellets were measured by the centrifugal method: ASTM D425-88. The pellets of the coal refuses showed the higher values of the field capacity and the plant-available water than that of kaolin pellet. These results suggest the very low cost process that can utilize the coal refuses and can fabricate the lightweight porous soil conditioner of the very high plant-available water.